广义坐标的选择在Lagrange动力学分析中的作用

基于拉格朗日方程的并联机器人动力学概念清晰,推导过程简单明白,能够得到输入力与承载力的显式表达式.但由于机器人结构的复杂性和参数的多样性,使得矩阵运算量很大,尤其是当以输入量为广义坐标时,其雅可比矩阵更难计算.以3-12-1正交结构的6-PSS型的并联机器人为研究对象,以末端位姿为广义坐标推导广义力方程,同时,由于并联机器人"反解易求"的优点,所求反向雅可比矩阵(即由输出确定输入)非常容易得出.当分别以输入输出参数为广义坐标时,其各自对应的广义力表达式具有一定的对偶关系.     

主轴转子系统动力学解析建模方法

传统上主轴转子系统动力学模型中的结合部接触刚度和阻尼系数常通过试验识别的方法来获取,针时该方法通用性差的特点,提出一种可以考虑刀具-夹套、夹套-刀柄以及刀柄-主轴结合部接触特性的主轴转子系统动力学解析建模方法。通过对各联接部件的受力分析,建立结合面接触刚度与各结合部夹紧力和几何参数间的影响关系;考虑到转子系统的轴向、径向和弯曲变形,采用均布2节点6自由度的弹簧-阻尼单元来建立结合部动力学模型;通过综合系统各部件和结合部的动力学方程参数,建立起主轴转子系统的动力学模型。以刀具-BT40刀柄-主轴为对象,进行模态测试。试验结果表明,结合部刚性处理时,系统的前三阶固有频率与试验值最大误差为21.7%;而结合部柔性处理时,系统前三阶固有频率与试验值最大误差降为4.8%,并且根据模型计算得出的刀尖点频响函数与试验测试能更好地吻合,验证了该建模方法的准确性。     

复杂流体管网动力学建模的一种有效方法

对流体元件传递矩阵模型进行了改进,提出有效处理流体网络节点边界条件的简便方法,建立了复杂流体管网动力学建模和仿真的规范化方法,为工业应用的大型液压气动网络动力学特性分析提供了有效手段,对其它工程领域也有一定的借鉴作用。对比试验验证了方法的正确性。     

机床结合部动力学建模与辨识方法的研究

针对机床结合部动力学建模与辨识过程中对子结构间耦合关系与内部激振对外部响应影响考虑不充分问题,采用频响函数矩阵建立完备的机床结合部动力学理论模型;基于力学平衡条件和位移兼容条件推导了辨识方程,提出一种新的动力学辨识方法;辨识过程中融入了子结构间耦合关系,将难测频响矩阵作为中间变量抵消,避免使用难以测量频响或估算难以测量频响所引入的方程误差。在此基础上,将辨识方程拓展至整个测量频段,构建包含辨识关系的矛盾方程,通过最小二乘法求解确定了结合部的等效动刚度,建立了结构的有限元模型。为验证方法的正确性与可行性,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果;与缩减维度、忽略内部激振作用的建模方法进行了对比分析,结果表明本文方法具有更好的预测性。     

复杂柔性车载液压机械手弹性动力学建模方法研究

利用动态子结构法研究一种柔性车载液压机械手的弹性动力学建模方法。考虑机械手动态设计和振动主动控制的实现,根据机械手各部件的实际边界约束条件,将机械手系统分解成由不同约束的连续梁构成的9个子结构,且在液压作动器的作用点设置约束模态坐标,以方便机械手振动主动控制方程的导出。在建立各子结构的动力学控制方程后,借助边界条件经综合得到系统的动力学模型。该方法易于实现、计算效率高,便于讨论结构参数对低阶模态的影响规律,也为机械手的振动控制提供了理论基础。     

RV减带机动力学建模方法研究

本文首先对摆线针轮传动进行了简单的受力分析，然后利用Ｈｅｒｔｚ公式建立了ＲＶ减速机摆线针轮传动副的动力学模型，又利用石川公式建立了直齿轮传动副的动力学模型，在此基础上之上，建立了ＲＶ减速机整机动力学模型。     

3自由度振动筛动力学建模及固有频率分析

基于Lagrange方程建立振动筛3自由度谐迫振动动力学模型,求解其各阶固有频率和主振型;对各阶主阵型进行正则化处理,分析了固有频率对激振力心(激振动作用点)位置变化及故障弹簧刚度变化的敏感程度.实例数值计算表明:弹簧无故障时,沿物料流动方向各侧的两弹簧刚度变化对固频影响相同,且该方向上靠近激振力心一侧的弹簧刚度变化对固频影响小于另一侧;某个弹簧发生故障时,故障弹簧的刚度变化对固频影响最小,而筛面上其对角方向的弹簧刚度变化对固频影响最大.     

热环境下的结构动力学特性优化

飞机上很多结构处于热和振动的复合环境中,在结构优化设计时应该综合考虑两者的影响。热环境对结构动力学特性的影响体现在结构刚度矩阵的改变,从而导致结构的固有频率改变。基于对热环境下结构动力学特性的分析建立热环境下结构动力特性优化模型,针对均匀温度场和热传导两种热环境下的结构,并考虑制造工艺,对结构进行动力学特性优化。优化结果表明:考虑热环境的结构动力学特性优化提高了结构的固有频率,使结构的固有频率远离外界激励的频率范围,避免由于热使结构固有频率改变而导致共振现象。     

双驱进给系统动态特性建模研究

为研究双驱进给系统的固有频率,将连续的系统简化成多自由度系统,并建立进给系统的广义坐标系。考虑了导轨滑块、轴承内外圈、丝杠和螺母接触面参数等对固有频率的影响,运用能量法建立了进给系统动能、势能表达式。借助拉格朗日方程推导得到系统质量矩阵和刚度矩阵,利用MATLAB软件对矩阵进行求解计算。搭建模态测试试验台,锤击实验结果与建模求解结果误差10%,验证了建模方法的有效性。研究结果为机床进给系统的动态特性研究提供新的思路。     

3-RSS/S踝关节康复并联机器人的动力学建模及仿真

推导了3-RSS/S踝关节康复并联机器人的雅可比矩阵,利用拉格朗日方法建立了其动力学模型,并根据设计参数进行了动力学仿真分析,得到的驱动力矩曲线连续平滑,表明机器人可控性好.     

基于单目视觉的自由曲面三维坐标测量方法

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.     

基于坐标变换的异步电机控制

介绍了坐标变换在异步电机中的应用条件和原则,以便能够快速地在异步电机中选择合适的坐标,提高工作效率.并结合异步电机矢量控制在MT坐标系中变换后,可类似于直流电机的转矩电流分量和磁场电流分量,以便简化矢量控制原理,能够加深对矢量控制理解和学习,并对实际应用和系统的设计具有很好地指导作用.     

基于跟踪转台的光笔式全空间坐标测量系统

光笔式坐标测量系统是一种基于视觉测量的便携式坐标测量技术.在经典的光笔式坐标测量系统中,其测量范围被限制在相机的视场范围之内.为了克服这种缺陷,本文设计了一种新的光笔式坐标测量系统以实现全空间坐标测量.相机被安装在一个转台而不是三脚架上,因而,相机能够进行旋转从而对光笔的移动进行跟踪.新系统能够被用于大范围的工业现场测量,因此极大地扩展了光笔式坐标测量系统的应用范围.为了保证新设计系统的测量精度,本文还提出了一种对跟踪转台参数进行标定的方法.将光笔放置在固定的位置,并改变转台两个旋转轴的方位角,让相机从不同的视角采集光笔的图像.根据相机和转台基座之间不变的坐标变换关系,可以建立起一个非线性方程组来对跟踪转台的参数进行求解.实验结果表明,新系统在测量距离为10 m内的全空间,其坐标测量精度能够达到0.25 mm.可以得出,新设计系统能够在不损失太多精度的情况下显著扩大光笔式坐标测量系统的测量范围.     

西门子802Se数控车系统中工件坐标系的建立与对刀

在数控加工中,工件坐标系的建立是一个非常重要的环节。以SINUMERIK802Se数控车系统为例详细介绍了工件坐标系的建立方法与对刀操作的理论依据,操作者在实践中可以利用此思想由一种数控系统推及其它数控系统,从而更有效地进行生产加工。     

新型并联机器人坐标测量机仿真建模的实现

为了验证新型5自由度并联机器人坐标测量机的设计方案和理论模型,缩短开发周期,降低开发费用,提高一次性设计成功率,将虚拟样机技术应用于该并联机器人坐标测量机的设计开发过程。利用SolidWorks软件建立该型并联坐标测量机的虚拟样机模型,应用OLE接口技术实现了该型并联坐标测量机的运动仿真和测量仿真,采用ADAMS软件实现了该型并联坐标测量机的动力学分析和仿真,并给出了仿真建模过程中关键问题的解决方案。计算机仿真结果证实了理论模型的正确性,验证了设计的合理性和可靠性。为此新型并联机器人坐标测量机的结构设计和数控系统设计提供了主要参数和理论依据,为并联坐标测量机的工程设计提供了一套有效的分析方法。     

基于广义加工空间及工件效应的超重型机床动态特性分析

针对超重型卧式镗车床广义加工空间的动态响应,建立了基于结合面特性的整机有限元模型,分析了整机在广义加工空间的模态及刚度场特性,并考虑到大型工件本身对整机动态特性的影响,对比分析了考虑大型工件效应的整机动态特性.为优化机床的加工工艺,提高机床加工精度提供了理论支持.     

PMSM在abc坐标下的建模及故障仿真

永磁同步电机(PMSM)控制技术的成熟扩展了其应用范围,从生活电器到高精尖科技,都有了PMSM的身影。对于PMSM的应用来说,及早发现电机的故障具有非常重要的意义。在PMSM发生故障时,d-q轴模型将不再适合对PMSM的仿真分析。针对此问题,提出了PMSM在abc坐标下的数学模型,并基于MATLAB/SIMULINK建立了相应的模型,采用该模型能很好的分析PMSM的匝间故障、电源缺相及绕组开路故障,最后通过对结果的分析,获得PMSM的故障特征,为PMSM的故障诊断提供了依据。     

基于坐标变换的曲线曲面求交算法

利用坐标变换的方法,给出了二次曲线和二次曲面求交的解析算法。利用拉格朗日乘子法求解二次曲线和二次曲面之间的最小距离,给出了曲线与曲面相切的条件。算法表明,坐标变换可以简化求交运算表达式,使求交算法易于实现。根据得出的相切条件,可以有效地判断曲线、曲面是否有交,对相切情况的计算结果进行修正,可提高奇异情况下的求交稳定性。算法已在清软英泰公司开发的自主版权3维CAD软件GEMS中得到应用。     

基于传递矩阵法的风力机主轴动力学分析

根据某双馈型机组的主轴及其装配结构特点,将主轴简化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将结合部轴承支承和齿轮箱分别简化为两对弹簧-阻尼器的组合,基于传递矩阵法构建主轴的动力学模型,分析计算得到主轴的固有频率及振型,并与有限元软件分析结果进行对比。     

基于PLC的直角坐标机械手系统设计

针对工业自动化生产领域内存在的机械式重复动作,该文提出了一种四自由度直角坐标式机械手设计方案,系统以欧姆龙PLC为控制核心,控制伺服电机及气动执行元件实现了代替人工执行工件搬运、分拣和组装等基本。同时,设计了相对友好的人机交互界面,实现对系统的操作控制。通过现场试运行并应用于汽车前挡板的生产制造中,证明了系统设计方案的合理性。该系统自动化程度高且运行稳定,对于提高企业生产效率及质量、降低劳动成本、改善工人劳动环境具有重要意义。